استخدامات الموجات الصوتية

شد الجسم

لقد عرف العلماء منذ السبعينيات كيفية رفع الأشياء بالموجات الصوتية.
قام باحثون يابانيون في جامعة طوكيو مؤخرًا بتوسيع هذه الفكرة ليس فقط من خلال تحريك (في هذه الحالة) الجزيئات الصغيرة ، ولكن أيضًا بجعلها تتحرك في صورة ثلاثية الأبعاد.
يستخدم Sonic flyby التأثيرات غير الخطية للموجات الصوتية القوية و

انعكاس الموجات الصوتية

. (بعضها مسموع والبعض الآخر غير مسموع)
ويستخدم الاختلاف في الضغط بين هذه الموجات والجسم لرفع الجسم وإبقائه معلقًا في الهواء.
أضاف الباحثون اليابانيون عنصرًا ثالثًا: أربع لوحات مكبرات صوت تواجه بعضها البعض وتصدر ترددات عالية غير مسموعة.
معًا ينشئون نقطة محكومة حيث تتقاطع جميع الترددات.
بعد ذلك ، عندما يقوم العلماء بضبط التردد المنبعث من كل لوحة ، يمكنهم تحريك النقطة والجسيمات المحيطة بها.

يجعل التنفس أسهل

اخترع المهندس الصوتي ساندي هوكينز Lung Flute في عام 2009 كوسيلة لاستخدام الموجات الصوتية منخفضة التردد لمساعدة الأشخاص الذين يعانون من انتفاخ الرئة وأمراض الجهاز التنفسي الأخرى.
يتكون الجهاز المحمول باليد من أنبوب بلاستيكي طويل مع قطعة فوهة متصلة وقضيب مايلر بالداخل.
ينفخ المريض في قطعة الفم بين 15 و 20 مرة ، مما يرسل اهتزازًا مستمرًا إلى الصدر يحاكي تواتر الأهداب ، وهي عضيات تشبه الشعر تساعد على إخراج الأوساخ والمخاط من الرئتين.
عند القيام بذلك ، يحفز Lung Flute نظام الإفراز الطبيعي للرئتين ويعمل في وئام معه لتسهيل التنفس.

إجراء جراحة الدماغ

تم إنشاء ExAblate بواسطة شركة الرعاية الصحية الخاصة InSightec ، وهو جهاز طبي يستخدم التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) جنبًا إلى جنب مع الموجات فوق الصوتية المركزة والموجهة لإجراء جراحة الدماغ غير الجراحية.
يستخدم الأطباء التصوير بالرنين المغناطيسي لتحديد موقع الورم.
ثم يستخدمون ExAblate الذي يشبه الخوذة لإنتاج موجات صوتية عالية التردد تمر عبر الجمجمة.
تخلق الموجات احتكاكًا ينتج عنه حرارة تدمر الورم ببطء.
لتجنب أي تشويه صوتي للجمجمة ، تم تجهيز الجهاز بأكثر من 1000 محول طاقة فوق صوتي ، وهي أجهزة ترسل وتستقبل الموجات الصوتية ، ويمكن لكل منها التركيز على حدة.
أثناء الإجراء ، يدور الماء المثلج أيضًا حول الجمجمة لمنع ارتفاع درجة الحرارة.

توليد الكهرباء

لجلب الطاقة التي تشتد الحاجة إليها إلى البلدان النامية ، قام فريق بقيادة باحثين من جامعة نوتنغهام بالمملكة المتحدة بإنشاء موقد SCORE ، وهو موقد يعمل بالحطب يحول الحرارة إلى صوت ثم الصوت إلى كهرباء.
يحتوي الموقد على أنبوب يستفيد من الحرارة الزائدة من الطهي.
بمجرد احتوائها ، تنتقل الحرارة إلى المشغل الحراري الصوتي لموقد SCORE ، مما يتسبب في تسخين الهواء المضغوط بالداخل واهتزازه ، مما ينتج عنه موجات صوتية شديدة.
ثم يقوم المولد الخطي بتحويل هذه الموجات الصوتية إلى كهرباء.
لا يحتوي الموقد على أجزاء متحركة ، لذا من السهل إصلاحه.
يمكنه أيضًا إنتاج طاقة كافية بعد 3 ساعات من الاستخدام لإضاءة المنزل لليلة واحدة.

اخذ درجات الحرارة

ليست كل موازين الحرارة هي نفسها. نظرًا لأن درجات الحرارة المرتفعة للغاية في أماكن مثل المفاعلات النووية يمكن أن تسبب انحرافًا ، مما يؤدي إلى عدم الدقة ، يتحول العلماء في مختبر الفيزياء الوطني في المملكة المتحدة إلى موازين الحرارة الصوتية بدلاً من المقاييس التقليدية.
مقياس الحرارة الصوتي عبارة عن أنبوب خزفي مملوء بالغاز مع مكبر صوت في أحد طرفيه وميكروفون في الطرف الآخر. تنتقل الموجات الصوتية من الأول إلى الثاني وتقيس الوقت المستغرق للوصول.
كلما زاد دفء الهواء ، زادت سرعة انتقال الصوت ، ويمكن للعلماء استخدام هذه المعلومات لتحديد درجة حرارة الغاز.

زجاج أمامي شفاف

تخطط شركة ماكلارين لصناعة السيارات البريطانية لاستخدام نفس التقنية المستخدمة في الطائرات المقاتلة للحفاظ على نظافة الزجاج الأمامي ، باستخدام الموجات الصوتية لإنشاء مجال انحراف للمياه.
أثناء تطوير التكنولوجيا الدقيقة ، نعلم أنها تتجاهل كلاً من الطبقة الواقية والممسحة من نوع المولد فوق الصوتي التي يمكن أن تكون دقيقة في الزاوية.
يمنع الاهتزاز المستمر عالي التردد كلاً من H2 0 والأوساخ من الالتصاق بالزجاج.

كشف القنابل

يريد أستاذ الهندسة في فاندربيلت ، دوجلاس آدامز ، استخدام الموجات الصوتية لاكتشاف وتحديد القنابل محلية الصنع من مسافة بعيدة.
إنه يطور نظامًا للكشف الصوتي عن بُعد يمكنه التمييز بين المتفجرات منخفضة القوة والمتفجرات عالية الإنتاجية من خلال اهتزازاتها.
سيوجه آدمز وفريقه شعاعًا صوتيًا ومقياس تناضح ليزري ، وهو في الأساس أداة يمكنها قياس النبضات عن بُعد.[1]

تطبيقات الموجات الصوتية

للموجات الصوتية تطبيقات عديدة في العلوم والطب بالاضافة الى

خصائص الموجات الصوتيه

، يمكن استخدام التصوير بالموجات فوق الصوتية للتحقيق في المشكلات الطبية وإجراء الفحوصات المهمة، أحد التطبيقات المعروفة هو الفحص بالموجات فوق الصوتية ، والذي يستخدم لإنتاج صورة لطفل لم يولد بعد ، من أجل التحقق من صحته حيث لن تكون الأشعة السينية آمنة، يمكن استخدام النبضات الصوتية ، المعروفة باسم السونار ، لرسم خريطة لقاع المحيط عن طريق القياس الدقيق للوقت المستغرق لاستقبال الصدى ،تطبيقات الموجات الصوتية في الإدراك الفيزيائي هناك أنواع مختلفة من تطبيقات الموجات الصوتية فيما يتعلق بالإدراك الفيزيائي ، من بينها :

الالتراسونك

تحسين طرق سبر العمق التي تستخدمها السفن:يمكن أن تنبعث الموجات عالية التردد في الحبوب الضيقة وهم

لا يمتص الماء ، بقوة مثل موجات التردد المنخفض، هذا يجعل من الممكن الحصول على سجل مستمر لملف تعريف قاع المحيط، يمكن استخدام الموجات لنقل الرسائل بين الغواصات ، ولتعمل بطريقة مشابهة للرادار في التعقب تحت القوارب المائية والأشياء مثل برج الجليد.
تطبيق آخر لمبدأ صدى الصوت هو استخدام الموجات فوق الصوتية المكتشفة بواسطة الموجات التي تعكسها مرة أخرى إلى الكاشف، يمكن قياس سمك اللوح المعدني في أي نقطة حتى عندما يكون لدينا وصول إلى جانب واحد فقط. نقيس الترددات المتتالية f و f للمحولات التي تنتج رنينًا في سماكة اللوحة
بالاضافة الى الاجهزة الطبية المعروفة و المتداولة بكثرة

الكهرباء

عندما يتم ضغط قطعة من الكوارتز المقطوعة على طول محور معين ، تظهر الشحنات الموجبة والسالبة من وجوهها المركبة وينعكس قطبية الشحنات عندما تكون البلورة تحت التوتر ، فهذا هو التأثير الكهربائي بيزو. تولد عمليات الضغط والتمدد البديلة لموجة الضغط جهدًا متناوبًا صغيرًا عبر البلورة ، مما يوفر وسيلة فعالة لاكتشاف وقياس الموجة. على العكس من ذلك ، إذا طبقنا جهدًا كهربائيًا متناوبًا على الكوارتز ، فإنه يتمدد ويتقلص بنفس التردد بمقدار يزيد مع الإمكانات، تصبح سعة اهتزاز الكوارتز كبيرة عندما يتزامن تردد الجهد المتناوب مع أحد الأنماط الطبيعية لاهتزاز البلورة.
في الأصل محولات كهربائية بيزو حيث تم قطعها من بلورات مفردة ولكن في الآونة الأخيرة تم استخدام مواد خزفية متعددة البلورات ، مثل تيتانات الباريوم، عادة ما تكون المناطق الدقيقة للكهرباء البيزو في السيراميك موجهة بشكل عشوائي ولكن يمكن أن تصطف عن طريق تطبيق مجال كهربائي يبلغ حوالي 3 × 10 فولت

الفيزياء

تنتج الموجات فوق الصوتية في السوائل تجويفًا ينتج عنه فراغات صغيرة في السائل، يمارس الفراغ الجزئي في هذه المساحات سحبًا صغيرًا على الأسطح الصلبة المكشوفة ، ويكتشف عن جزيئات الغبار التي قد تكون ملتصقة بالسحب. حتى الدواخل من الإبرة الديناميكية يمكن تنظيفها بهذه الطريقة.
بالموجات فوق الصوتية في

يمكن استخدام السوائل لاستحلاب السوائل غير القابلة للامتزاج أو لتدمير البكتيريا عن طريق كسر خلاياها.

هذه بعض التطبيقات المتعلقة بالموجات فوق الصوتية ، التي يتم إنتاجها إما عن طريق محولات الطاقة الكهربائية للبيتزا ، مثل الكوارتز أو بواسطة محولات التضيق المغناطيسي ، مثل النيكل أو الكوبالت، تغير محولات الطاقة من النوع الأخير أطوالها عندما تكون ممغنطة، وبالتالي ، في الحقول المغناطيسية المتناوبة ، فإنها تهتز بطريقة مشابهة للكوارتز

العمارة

تسمى دراسة وتصميم المبنى الداخلي لإنتاج ظروف استماع محددة بالصوت، سابين ، الأستاذة في جامعة هارفارد ، أسست هذه الدراسة الخاصة بالصوتيات في الآونة الأخيرة كبداية للبلاد ، ولكنها بالفعل مرتبة في أهمية الإضاءة والتهوية والصرف الصحي في تصميم المباني.
يرتبط صوت المبنى ارتباطًا وثيقًا بالصدى وهو استمرار الصوت بسبب انعكاسه المتكرر من حدود الداخل، الفاصل الزمني بين إصدار الصوت والحركة عندما يصبح ارتداده مسموعًا هو وقت الارتداد، يتم تعريفه عادةً على أنه الوقت الذي تنخفض فيه ملاحظة تبلغ 512 هرتز إلى جزء واحد من المليون من شدتها الأولية، وقت الصدى هو صفر تقريبًا في الهواء الطلق عندما لا يكون هناك انعكاس،إنها عدة ثوانٍ في حوض سباحة كبير ، وبالتالي ، تكون الأصوات مميزة لاستخدام تداخل الصدى، يزداد وقت الصدى الأمثل مع حجم القاعة ، ويكون أكبر لموسيقى الأوركسترا منه للموسيقى الخفيفة والكلام

التنقيب الجيوفيزيائي

ينتج عن الزلزال أو الانفجار الكبير موجات اهتزازية قد تنتقل لمسافات كبيرة جدًا عبر الأرض
عندما يتم تسجيل هذه الاهتزازات على أجهزة قياس الزلازل في أماكن مختلفة على سطح الأرض ، يمكن استخدامها للكشف عن الاضطرابات وتحديد موقعها وتصنيفها لإعطاء معلومات حول بنية الأرض
يستخدم الجيولوجيون انعكاس هذه الموجات من خلال طبقات الصخور ، للتنقيب عن موارد النفط ، وكذلك تحديد عمق الهياكل التي يُحتمل وجودها في رواسب نفطية معينة
يستخدم سبر أعماق المحيط تقنيات مماثلة. آلة تسجل الوقت بين الصوت وعودة صدى من قاع المحيط ، من معرفة هذا الوقت وسرعة الصوت في مياه البحر ، يمكن استنتاج العمق.

إنتاج الصوت

أي جسم اهتزازي يكون تردده ضمن النطاق المسموع سينتج صوتًا بشرط أن ينتقل إلى الوسط ، طاقة كافية للوصول إلى عتبة السمع، مثل

مقارنة بين موجات الصوت وموجات الراديو

،
على الرغم من الوصول إلى هذا الحد ، فمن الضروري في كثير من الأحيان تضخيم الصوت بحيث يكون مسموعًا بسهولة في مكان وجود المستمع.
لهذا الغرض ، يمكن استخدام لوحات السبر ومكبرات الصوت ، والغرض من كل منها هو زيادة شدة الصوت.
عند استخدام لوحة صوت ، تنتقل الاهتزازات إليها مباشرة وتجبرها على الاهتزاز.
الاهتزازات المجمعة قادرة على استيراد طاقة أكبر إلى الهواء من الاهتزاز الأصلي وحده.
إذا كان على لوحة السبر إعادة إنتاج الاهتزازات بأمانة ، فلا بد من عدم وجود ترددات طنين ، لأن مثل هذا الرنين سيغير جودة الصوت المخفضة.[2]